3 Коррозия металлов

3.1 Химическая коррозия

Коррозией называется самопроизвольное разрушение металлов под действием окружающей среды.

Основные разновидности коррозии по видам причиняемых коррозион­ных разрушений представлены на рис.10:

а) – сплошная коррозия; б) – очаговая коррозия; в) - точечная коррозия; г) – питтинговая коррозия; д) – межкристаллитная коррозия;

е) - растрескивающая коррозия

Рис. 10. Виды коррозионных разрушений

С химической точки зрения разрушение металла (то есть потеря им своих исходных физических свойств) заключается в его окислении:

Me^°- ne→ Meⁿ⁺

Лёгкость, с которой металл отдаёт свои электроны при окислении, уменьшается с увеличением величины его потенциала (Е). Стандартные значения потенциалов (Е°) распространённых металлов приведены в ряде напряжений металлов:

Ряд напряжений металлов (Е°, Вольт)

Таким образом, коррозия представляет собой окислительно-восстановительный процесс, происходящий на поверхности металла.

В зависимости от механизмов процессов, протекающих при разруше­нии металлов, принято классифицировать коррозию металлов на химиче­скую и электрохимическую.

Химическая коррозия

При химической коррозии происходит окисление металла молекулами или ионами окислителя при их непосредственном контакте.

Химическая коррозия металлов, как правило, происходит в атмосфере сухих газов (при высокой температуре) или в растворах неэлектролитов.

Распространенным случаем газовой коррозии является окисление ме­таллов в атмосфере, содержащей кислород. Например, при окислении же­леза при высоких температурах протекают следующие химические реак­ции:

2Fe + О₂→ 2FeO

4Fe + 3О₂ → 2Fe₂О₃

Для последней реакции, к примеру, процессы окисления - восстанов­ления можно описать следующими электронными уравнениями:

Химическая коррозия происходит в агрессивных средах, не обладаю­щих электропроводностью.

Примеси серосодержащих компонентов (элементарная сера, сероводо­род, тиофены, меркаптаны), содержащихся в нефти и продуктах её перера­ботки, используемых в качестве топлива, обладают повышенной коррози­онной активностью. Эти вещества при высоких температурах (при сгора­нии топлива) взаимодействуют с металлами, например с железом:

2R - SH + Fe →Fe(HS)₂ + R-R

или:

- и в этом случае передача электронов от восстановителя (железа) окислителю (сере) происходит в точке их контакта.

Газообразные агрессивные вещества, образующиеся в ходе различных процессов химических производств, нефтепереработки, металлургии и т.д. (хлор, сернистый газ, хлороводород, сероводород и другие), вызывают га­зовую химическую коррозию металлов.

3.2 Электрохимическая коррозия

В природных условиях в большинстве случаев коррозия металлов про­текает по электрохимическому механизму. При этом разрушение металлов может происходить на воздухе, в растворах электролитов, в почве, в мор­ской и пресной воде, в бетоне и т.д.

Сущность электрохимического механизма коррозии металлов заклю­чается в том, что атомы окисляющегося металла и частицы окислителя не находятся в непосредственном контакте друг с другом, а передача электро­нов от атома металла к окислителю происходит через металл, или поверх­ность контакта разных металлов.

На любой металлической поверхности есть точки или участки неоди­накового потенциала. Это анодные и катодные участки: Е°_анода< Е°_катода.

Анодные участки - места коррозии (так как именно на аноде всегда проис­ходит процесс окисления). На катоде восстанавливаются ионы или молеку­лы, содержащиеся в электролите. То есть, в основе электрохимической коррозии лежит функционирование самопроизвольно возникающих галь­ванических пар за счет разности потенциалов на различных участках ме­таллической конструкции.

Необходимым условием электрохимической коррозии является нали­чие контакта металла с электропроводной жидкостью, которой может быть раствор электролита, вода в природе, в трубах или аппаратах, или даже тонкая плёнка влаги на поверхности металла во влажном воздухе.

Основные случаи электрохимической коррозии